VARETIT - Genanvendelse af titaniumspåner til 3D-print

Multiple VAlorisation of REcycled TITanium Alloys for Metal Industry

Metalindustrien er nødt til fortsat at være konkurrencedygtig i Europa, hvis vi skal bevare jobs og teknologisk ekspertise. Desuden har COVID-19 pandemien demonstreret vigtigheden af at sikre forsyningskæder af materialer, der kommer fra ikke-europæiske lande. Derfor er der et behov for at genbruge og opgradere materialer til og fra metalindustrien. Genbrugsmaterialer vil således erstatte ny-udvundne naturressourcer og derved reducere det miljømæssige fodaftryk af produktion og forbrug samt sikre den fremtidige råvareforsyning.

Hovedformålet med VARETIT-projektet er at udvikle genbrugsløsninger, der muliggør en øget anvendelse af titanium i industrielle teknologier, såsom Powder Bed Fusion, Cladding, Coating, MIM og traditionel metalindustri.

VARETIT reducerer omkostningerne til produktion af genanvendt titanium ved at bruge billig pulverproduktion - og ved at tilpasse pulveret til den rigtige teknologi og anvendelse. Med fokus på Titanium vil VARETIT opskalere og implementere industrielt drevet innovation for at demonstrere den økonomiske levedygtighed og bæredygtighed - fra udtjente produkter til certificeret materiale.

Valget er faldet på Titanium, fordi der er udbredt anvendelse af titaniumlegeringer i forskellige brancher på grund af høj mekanisk bestandighed og korrosionsbestandighed kombineret med lav densitet. Samtidig er mængden af biprodukter som fx titaniumchips, der opstår ved bearbejdning, også steget hurtigt og har brug for en værdisætning.

Projektet er finansieret af Eureka - verdens største offentlige netværk for internationalt samarbejde inden for Forskning & Udvikling samt innovation.

Hvorfor er det vigtigt?

Muligheden for at reducere miljøomkostningerne i EU er den vigtigste drivkraft for denne indsats. Titanium er dyrt at købe og fremstille, og på grund af især disse omkostninger har andre legeringer erstattet titanium i den generelle industri. Imidlertid er der en voksende anvendelse af titanium fra nye sektorer, og da spirende teknologier som 3D-print og coating vinder nye markedsandele, er der et potentiale for direkte materialereduktioner under produktionen.

Den stigende efterspørgsel samt den begrænsede tilgængelighed af råmaterialeressourcer kræver at vi høster sekundære råmaterialer – både urbant og i industrien. Her vil VARETIT demonstrere, at Europa kan være mere miljøansvarlig og samtidig stærkt konkurrencedygtig.

Baggrunden:

Produktion af lette materialer bliver stadig vigtigere for at kunne reducere CO2-udledningen fra fx transport, men også for at accelerere markedsoptaget af elektrisk transport.

Spirende teknologier som additiv fremstilling og coating muliggør nye funktioner og designs for SMV'er - også til dyrere materialer som titanium. Titaniumlegeringer har fremragende egenskaber, men titankomponenter er meget dyre, da de kræver en høj grad af forarbejdning, såsom vakuumsmeltning, smedning i flere trin og bearbejdning. Disse omkostninger har også betydning for miljøet, da de mange forarbejdningsprocesser kræver meget energi.

Af samme grund er smedede titaniumlegeringskomponenter stort set udelukkende brugt i luftfartsindustrien, hvor et højt styrke-til-vægt forhold, korrosionsbestandighed og god bestandighed mod udmattelsesbrud er afgørende. Dog er de fleste komponenter ekstremt komplekse, og det giver mange kilo skrot direkte fra fremstillingen.

Mange titaniumlegeringskomponenter er bearbejdet af smedegods. Dette smedegods er fremstillet af titaniummalm ved anvendelse af en lang række dyre ekstraktioner som fx elektronstråling, vakuumsmeltning og smedning. I de sidste faser af komponentfremstillingen bearbejdes størstedelen af smedegodset til spåner.

I nogle tilfælde bearbejdes op til 95% af en dyr smedning af titaniumlegering – for derefter at bortskaffes som et affaldsprodukt med lav værdi. Den forventede stigning i produktionen af titaniumlegeringskomponenter, sammen med de store mængder affald der genereres ved de nuværende fremstillingsprocesser, betyder at der sandsynligvis vil være en stadigt stigende mængde af titaniumskrot og spåner. Faktisk skønnes titaniumskrot at stige til ca. 100.000 tons om året inden for de næste 10 år – og det hele er en sekundær råmaterialeressource, der ikke er udnyttet af den europæiske industri.

Men: Løse titanlegeringsspåner er potentielt af højere kvalitet end det meste kommercielt tilgængelige titaniumlegeringspulver – hvis blot de rengøres ordentligt, dimensioneres og klassificeres.

Det skyldes, at disse spåner oprindeligt stammer fra stangmateriale, der har været igennem flere smelte- og smedetrin. I Europa er der i øjeblikket et stort lager af titaniumskrot, som stammer fra homogene produkter af høj kvalitet i en række legeringer.

Derfor er der en oplagt mulighed for at udnytte titaniumlegeringsspåner til forskellige metallurgiprocesser, der traditionelt bruger titanpulver - men til en betydelig lavere pris på grund af en mere specifik tilgang, hvor den rigtige kvalitet bruges til den rigtige anvendelse

VARETIT-projektet vil demonstrere en stigning på 20-80 % i mængden af primære og sekundære råmaterialer til en cirkulær økonomi - afhængigt af branchen. Det globale perspektiv ved genanvendelse af råmaterialer i AM-teknologi og coating, sammenholdt med brugen af miljøvenlige materialer baseret på genbrugsmaterialer, er en betydelig reduktion af miljøpåvirkningen.

Partnere:

Teknologisk Institut, Euler3D, Bühler-Meincke, Ionics, CRM Group, Revatech, Granutools

Projektperiode:

1. juni 2021 - 31. maj 2023